可再生能源發(fā)電介紹

-.z.可再生能源獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)簡(jiǎn)介〔*立國(guó)白樹(shù)華〕〔圖〕|[<<][>>]摘要：可再生能源發(fā)電主要指風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、氫能等能源發(fā)電形式。該文介紹了新型可再生能源獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)的根本構(gòu)造、特點(diǎn)、設(shè)備選型、輸配電系統(tǒng)、電氣主接線等有關(guān)問(wèn)題。關(guān)鍵詞：可再生能源；獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)1獨(dú)立可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)造獨(dú)立可再生能源發(fā)電系統(tǒng)，按能源的構(gòu)成形式可分為單一能源發(fā)電系統(tǒng)和多能源互補(bǔ)式發(fā)電系統(tǒng)；按有無(wú)儲(chǔ)能設(shè)備可分為有儲(chǔ)能系統(tǒng)和無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)。圖1為單一可再生能源發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造，圖2為多能源互補(bǔ)獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造。圖1單一可再生能源發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造圖2多能源互補(bǔ)獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)構(gòu)造2獨(dú)立可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的特點(diǎn)獨(dú)立可再生能源發(fā)電系統(tǒng)區(qū)別于常規(guī)的電力系統(tǒng)，具有它自身的特點(diǎn)。分析它的特點(diǎn)，對(duì)于判斷系統(tǒng)可能存在的問(wèn)題，選擇適宜的分析方法和提出解決問(wèn)題方案都有很重要的意義。發(fā)電系統(tǒng)的電力由風(fēng)力發(fā)電機(jī)組、太陽(yáng)能光伏電池等獲得，在發(fā)電能源獲取形式上分屬于風(fēng)力或太陽(yáng)能等類型。因此，它們分別具有風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、光伏發(fā)電系統(tǒng)等所具有的特殊構(gòu)造和特點(diǎn)，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行方式等方面也具自身特有的特點(diǎn)。因?yàn)樗捎蔑L(fēng)能、太陽(yáng)能等為能源，同時(shí)又采用常規(guī)的交流輸配電技術(shù)，故決定了系統(tǒng)具有采用電力電子變換裝置以及直流和交流的系統(tǒng)并存的特點(diǎn)。區(qū)別于常見(jiàn)的小型供電系統(tǒng)，以及并網(wǎng)運(yùn)行的分布式電源系統(tǒng)，它具備系統(tǒng)構(gòu)造相對(duì)完整的特點(diǎn)，包括發(fā)電、輸配電、用電和控制保護(hù)系統(tǒng)。它還具有常規(guī)獨(dú)立電力系統(tǒng)的特點(diǎn)，如具有系統(tǒng)獨(dú)立、容量有限、調(diào)節(jié)能力低等。這些特點(diǎn)，在分析獨(dú)立電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題時(shí)，尤其重要，是影響這類系統(tǒng)穩(wěn)定性最重要的因素之一。3獨(dú)立可再生能源發(fā)電系統(tǒng)設(shè)備選型3.1風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇與當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)能資源密切相關(guān)，風(fēng)能資源以年有效風(fēng)能量密度衡量。在采用多種能源供電的情況下，對(duì)風(fēng)能資源豐富區(qū)，系統(tǒng)的總功率應(yīng)主要分配到風(fēng)力發(fā)電機(jī)上；對(duì)于風(fēng)能資源較豐富區(qū)，系統(tǒng)的總功率應(yīng)根據(jù)其他可再生能源資源(如太陽(yáng)能)狀況為風(fēng)力發(fā)電機(jī)組分配適宜的功率。充分考慮從風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端到用戶端電能傳輸、變換及利用的效率。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出端提供的最小保證電量為Ew=E0KD/η式中Ew——風(fēng)力發(fā)電機(jī)組年最小保證發(fā)電量，kWh；E0——負(fù)荷耗電量，kWh；KD——用戶提出的風(fēng)電供電百分比；η——風(fēng)能傳輸效率，0.6～0.9。在初選風(fēng)力發(fā)電機(jī)組容量時(shí)，通常應(yīng)假設(shè)一個(gè)設(shè)備年利用系數(shù)Kq，對(duì)于100kW級(jí)風(fēng)力發(fā)電機(jī)組來(lái)說(shuō)，Kq值隨當(dāng)?shù)仫L(fēng)力資源的不同情況，其值況在0.21～0.30之間變化。風(fēng)力發(fā)電機(jī)組初選容量公式為PN=Ew/(8760Kq)此外，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的選擇還要考慮其運(yùn)行可靠性、安裝維護(hù)的方便性、啟動(dòng)風(fēng)速等因素，風(fēng)力發(fā)電機(jī)組最好應(yīng)具有自動(dòng)調(diào)速、超速自動(dòng)保護(hù)等功能，以提高整個(gè)系統(tǒng)可靠性和平安性。3.2光伏發(fā)電系統(tǒng)光伏發(fā)電系統(tǒng)容量確實(shí)定要以系統(tǒng)所在地區(qū)的地理環(huán)境、太陽(yáng)總輻射量等因素為依據(jù)，光伏發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量由下式?jīng)Q定H≤0.2778WQbRη式中H——用戶用電量，kWh；W——電站裝機(jī)容量計(jì)算值，kW；Qb——太陽(yáng)能年總輻射量，MJ/m2；R——方陣外表接收到的太陽(yáng)能年總輻射量與水平面年總輻射量比值；η——系統(tǒng)總效率。3.3控制器、逆變器的選型控制器是電站的主要設(shè)備之一，作用是對(duì)充放電進(jìn)展控制、監(jiān)測(cè)，要求設(shè)備具有較完善的測(cè)量和保護(hù)功能。逆變器功能是將直流電變換成交流電，具有斷路、過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)熱等保護(hù)功能，逆變器容量由下式確定P=LNB/(SM)式中L——負(fù)荷功率，kW；N——用電同時(shí)率；B——逆變器負(fù)荷率；S——負(fù)荷功率因數(shù)；M——各相負(fù)荷不平衡系數(shù)。3.4燃料電池容量的計(jì)算由于燃料電池投資大，運(yùn)行費(fèi)用高，在獨(dú)立可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，可采用保障根本負(fù)荷連續(xù)供電容量計(jì)算。計(jì)算公式為Pfuelcell=P0(1＋δ)式中Pfuelcell——燃料電池容量；P0——根本負(fù)荷；δ——電功率裕度，可取0.2。4獨(dú)立可再生能源發(fā)電系統(tǒng)儲(chǔ)能方式對(duì)于獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)，系統(tǒng)供電受季節(jié)與氣象條件的影響是其固有的弊端。通過(guò)儲(chǔ)能單元來(lái)調(diào)整發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電與供電之間的時(shí)間差，是減少自然條件影響，保證連續(xù)穩(wěn)定供電的主要手段。因此，研制高密度、低本錢、長(zhǎng)壽命、無(wú)污染的儲(chǔ)能系統(tǒng)，減少發(fā)系統(tǒng)對(duì)自然條件的依賴性，提高發(fā)電系統(tǒng)的供電穩(wěn)定性，是普及可再生能源發(fā)電技術(shù)的重大課題。到目前為止，人們已經(jīng)探索和開(kāi)發(fā)了多種形式的儲(chǔ)能方式，主要可分為化學(xué)儲(chǔ)能、物理儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能，圖3為目前存在的主要儲(chǔ)能方式。圖4為各種儲(chǔ)能技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域，分為電源質(zhì)量調(diào)節(jié)和不連續(xù)電源、備用電源、能源管理三個(gè)層次。圖3目前存在的主要儲(chǔ)能方式圖4各種儲(chǔ)能技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域表1儲(chǔ)能裝置性能比擬，列出了幾種有巨大開(kāi)展?jié)摿陀兄嫶笫袌?chǎng)的儲(chǔ)能設(shè)備的一些主要性能指標(biāo)。在各種儲(chǔ)能設(shè)備中，抽水蓄能、氫能、壓縮空氣儲(chǔ)能可以長(zhǎng)時(shí)間地將電能以其它形式存儲(chǔ)起來(lái)，實(shí)現(xiàn)季節(jié)間的能量存儲(chǔ)。表1儲(chǔ)能裝置性能比擬獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)以制氫儲(chǔ)能的方式主要有以下優(yōu)越性：第一，無(wú)論是高壓儲(chǔ)氫還是金屬儲(chǔ)氫，其能量密度均非常高，經(jīng)粗略計(jì)算，高壓儲(chǔ)氫能量密度大約是鉛酸電池的4倍，金屬儲(chǔ)氫大約是鉛酸電池的6倍；第二，氫的儲(chǔ)存根本沒(méi)有時(shí)間限制，而其它鉛酸電池、飛輪儲(chǔ)能等儲(chǔ)能方式如長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能，必須考慮自放電、機(jī)械損耗問(wèn)題；第三，高壓儲(chǔ)氫鋼瓶及金屬儲(chǔ)氫器的維護(hù)工作量極少，維護(hù)周期以假設(shè)干年計(jì)。5負(fù)荷由于獨(dú)立發(fā)電系統(tǒng)主要是為偏遠(yuǎn)地區(qū)的用戶提供電能供給。因此獨(dú)立可再生能源系統(tǒng)負(fù)荷可分為兩大局部：一是滿足人們生活需要的根本用電負(fù)荷，主要為照明負(fù)荷，和以電視機(jī)為主的家用電器負(fù)荷，一般沒(méi)有旋轉(zhuǎn)動(dòng)力設(shè)備負(fù)荷。照明負(fù)荷大量采用節(jié)能燈，這種負(fù)荷因?yàn)殒?zhèn)流器的存在，因此功率因數(shù)相對(duì)較低。而以電視機(jī)為主的電器負(fù)荷，均為整流性負(fù)荷，具有非線性負(fù)載特性。二是保證生產(chǎn)正常運(yùn)行和開(kāi)展的動(dòng)力負(fù)荷，如一些容量較大的動(dòng)力泵等。太陽(yáng)能計(jì)算簡(jiǎn)易公式總輻射量與日平均峰值日照時(shí)間的相對(duì)應(yīng)關(guān)系年總輻射量KJ/cm2420460500540580620660700740日平均峰值日照時(shí)數(shù)h3.193.503.824.144.464.785.105.425.75常用太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)名詞術(shù)語(yǔ)太陽(yáng)光伏能源系統(tǒng)solarphotovoltaicenergysystem指利用太陽(yáng)電池的光生伏特效應(yīng)，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電系統(tǒng)。太陽(yáng)電池solarcell通常是指將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)換成電能的一種器件。單晶硅太陽(yáng)電池singlecrystallinesiliconsolarcell單晶硅太陽(yáng)電池是以單晶硅為基體材料的太陽(yáng)電池。多晶硅太陽(yáng)電池polycrystallinesiliconsolarcell多晶硅太陽(yáng)電池是以多晶硅為基體材料的太陽(yáng)電池。光電轉(zhuǎn)換效率photo–electricconversionefficiency系指受光照太陽(yáng)電池的最大輸出電功率與入射到該電池受光平面幾何面積上的全部光功率的百分比。太陽(yáng)常數(shù)solarconstant在地球的大氣層外，太陽(yáng)在單位時(shí)間內(nèi)投射到距太陽(yáng)平均日地距離處垂直于射線方向的單位面積上的全部輻射能，稱為太陽(yáng)常數(shù)，常用毫瓦/厘米2或瓦/米2來(lái)表示。1957年國(guó)際地球物理年決定采用1380W/m2；世界氣象組織(WMO)1981年公布的太陽(yáng)常數(shù)值是1368w/m2；多數(shù)文獻(xiàn)上采用1367W/m2。短路電流〔Isc〕short–circuitcurrent在*個(gè)特定的溫度和輻照度條件下，光伏發(fā)電器在短路情況下的輸出電流。開(kāi)路電壓〔Voc〕open–circuitvoltage在*個(gè)特定的溫度和輻照度條件下，光伏發(fā)電器在空載〔開(kāi)路〕情況下的端電壓。我國(guó)主要30個(gè)城市平均日照及最正確安裝傾角城市緯度最正確傾角平均日照小時(shí)城市緯度最正確傾角平均日照小時(shí)39.80緯度+45**30.23緯度+33.43**39.10緯度+54.65**28.67緯度+23.80**45.68緯度+34.39**26.08緯度+43.45**41.77緯度+14.60**36.68緯度+64.44**43.90緯度+14.75**34.72緯度+74.04呼和浩特40.78緯度+35.57**30.63緯度+73.80**37.78緯度+54.83**23.13緯度-73.52烏魯木齊43.78緯度+124.60**28.20緯度+63.21**36.75緯度+15.45**22.00緯度-75.32**36.05緯度+84.40**20.03緯度+123.84**34.30緯度+143.59**22.82緯度+53.53**31.17緯度+33.80**30.67緯度+22.88**32.00緯度+53.94**26.58緯度+82.86**31.85緯度+93.69**25.02緯度-84.25-.z.太陽(yáng)能電池在燈具使用中的問(wèn)題2021-01-3104:01:18leilei來(lái)源：希萌光伏與可再生能源網(wǎng)從應(yīng)用的角度論述，大家主要關(guān)心的是電池的外特性。首先，對(duì)于單片電池來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)PN結(jié)，除了當(dāng)太陽(yáng)光照射在上面時(shí)，它能夠產(chǎn)生電能外，它還具有PN結(jié)的一切特性。在標(biāo)準(zhǔn)光照條件下，它的額定輸出電壓為0.48V。在照明燈具使用中的太陽(yáng)能電池組件都是由多片電池連接構(gòu)成的。它具有負(fù)的溫度系數(shù)，溫度每上升一度，電壓下降2mV，對(duì)于多片電池組成的電池組件，這是一個(gè)不可無(wú)視的問(wèn)題。它的輸出特性曲線。Isc是短路電流，Im是峰值電流，Voc是開(kāi)路電壓。Vm是峰值電壓，Pm是峰值功率。在使用中，電池開(kāi)路或者短路都不會(huì)造成損壞，實(shí)際上我們也正是利用它的這個(gè)特性對(duì)系統(tǒng)蓄電池充放電進(jìn)展控制的。2電池在燈具使用中必須注意的問(wèn)題2.1電池功率的選擇我們所說(shuō)的電池輸出功率Wp是標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)光照條件下，即：歐洲委員會(huì)定義的101標(biāo)準(zhǔn)，輻射強(qiáng)度1000W/m2，大氣質(zhì)量AM1.5，電池溫度25℃條件下，電池的輸出功率。這個(gè)條件大約和平時(shí)晴天中午前后的太陽(yáng)光照條件差不多，〔在長(zhǎng)江下游地區(qū)只能接近這個(gè)數(shù)值〕這并不象有些人想象的那樣，只要有陽(yáng)光就會(huì)有額定輸出功率，甚至認(rèn)為太陽(yáng)能電池在夜晚日光燈下也可以正常使用。這就是說(shuō)，電池的輸出功率是隨機(jī)的，在不同的時(shí)間，不同的地點(diǎn)，同樣一塊電池的輸出功率是不同的。我國(guó)不同地區(qū)太陽(yáng)光照條件。為了更加直觀地了解各地每天輻射的平均分布，表2給出年總輻射量與日平均峰值日照時(shí)數(shù)〔太陽(yáng)能電池每天可以承受到1000W/m2輻照度的等效時(shí)間〕對(duì)應(yīng)關(guān)系。年總輻射量與日平均峰值日照時(shí)數(shù)對(duì)應(yīng)通過(guò)上面資料可以看出，燈具的設(shè)計(jì)和燈具的使用地區(qū)有關(guān)。電池組件額定輸出功率和燈具輸入功率之間關(guān)系在華東地區(qū)大約是2~4:1，具體比例要根據(jù)燈具每天工作時(shí)間以及對(duì)連續(xù)陰雨天照明要求決定。另外電池的輸出功率大約120W/m2。2.2蓄電池容量的選擇由于光伏發(fā)電系統(tǒng)的輸入能量極不穩(wěn)定,所以一般需要配置蓄電池系統(tǒng)才能工作，燈具也不例外，必須配置蓄電池才能工作。一般有鉛酸蓄電池、Ni-Cd蓄電池、Ni-H蓄電池，它們的容量選擇直接影響系統(tǒng)的可靠性以及系統(tǒng)價(jià)格。蓄電池容量的選擇一般要遵循以下原則：首先在能夠滿足夜晚照明的前提下,把白天電池組件的能量盡量存儲(chǔ)下來(lái)，同時(shí)還要能夠存儲(chǔ)滿足連續(xù)陰雨天夜晚照明需要的電能。蓄電池容量過(guò)小不能夠滿足夜晚照明的需要，蓄電池容量過(guò)大，一方面蓄電池始終處在虧電狀態(tài)，影響蓄電池壽命，同時(shí)造成浪費(fèi)。2.3電池封裝形式的選擇目前電池的封裝形式主要有2種，層壓和滴膠，層壓工藝可以保證太陽(yáng)能電池工作壽命25年以上，滴膠雖然當(dāng)時(shí)美觀，但是太陽(yáng)能電池工作壽命僅僅1~2年。因此，1W以下的小功率太陽(yáng)能草坪燈,在沒(méi)有過(guò)高壽命要求的情況下，可以使用滴膠封裝形式，對(duì)于使用年限有規(guī)定的燈，建議使用層壓的封裝形式。另外，有一種硅凝膠用于滴膠封裝電池，據(jù)說(shuō)工作壽命可以到達(dá)10年。2.4電池安裝傾斜角度的選擇和裝飾性外罩為了美觀，許多的燈具的工廠將太陽(yáng)能電池水平放置，在這種情況下，電池的輸出功率將減少15%~20%，如果再在太陽(yáng)能電池上面增加一個(gè)裝飾性外罩，電池的輸出功率又將減少5%左右，太陽(yáng)能電池價(jià)格昂貴，我們收集了許多國(guó)外燈資料，在美觀和節(jié)能兩者之間，大多數(shù)都選擇節(jié)能。在長(zhǎng)江下游電池的最理想傾斜角度是40度左右，方向?yàn)檎戏健?.5熱島效應(yīng)單片電池一般是不能使用的，實(shí)際應(yīng)用的是電池組件。電池組件是由多片電池組合而成，用以到達(dá)期望的電壓值。電池組件在使用過(guò)程中，如果有一片電池單獨(dú)被遮擋，例如樹(shù)葉鳥(niǎo)糞等，單獨(dú)被遮擋的太陽(yáng)能電池在強(qiáng)烈陽(yáng)光照射下就會(huì)發(fā)熱損壞，于是整個(gè)電池組件損壞。這就是所謂熱島效應(yīng)。為了防止熱島效應(yīng)，一般是將電池傾斜放置，使樹(shù)葉等不能附著，同時(shí)在電池組件上安裝防鳥(niǎo)針。**市珈偉實(shí)業(yè)****理士電池****理士奧電源技術(shù)****新能源開(kāi)發(fā)****東海龍環(huán)保科技**怡蔚信邦能源科技****圣陽(yáng)電源股份****實(shí)新光伏**公司**太陽(yáng)能科技****市美達(dá)電器**遠(yuǎn)方動(dòng)力可再生能源科技開(kāi)展..太陽(yáng)帆科技開(kāi)發(fā)公司恒電電源設(shè)備****太陽(yáng)能科技開(kāi)發(fā)公司中海陽(yáng)〔〕能源科技****五星太陽(yáng)能**匯能精電科技**創(chuàng)新陽(yáng)光電源****新能源股份****天合光能****省太陽(yáng)能電力**公司**科電新能源開(kāi)發(fā)**凌云光伏科技**意科通信技術(shù)**公司英福特科技**碧辟佳陽(yáng)太陽(yáng)能****天普太陽(yáng)能科技**呼和浩特市博洋可再生能源有限責(zé)..**杉杉尤利卡太陽(yáng)能科技開(kāi)展有..桑普光電技術(shù)****市能聯(lián)電子**哈博工貿(mào)**公司**華冠科技〔集團(tuán)〕股份有限公..**陽(yáng)光電源**皇明